高壓同步電機軸電流分析及改裝措施

侯江繼HOU Jiang-ji

（山西省焦炭集團益達化工股份有限公司，介休 032000）

（Shanxi Jiaotan Group Yida Chemical Co.，Ltd.，Jiexiu 032000，China）

0 引言

益達化工股份有限公司電機與焦爐氣壓縮機滑動軸承損壞頻繁，通過對損壞軸承的分析，大多軸瓦烏金表面電腐蝕嚴重，有部分已出現(xiàn)坑洼現(xiàn)象，電機軸與壓縮機軸也有不同程度的電腐蝕（麻點）。針對以上大范圍出現(xiàn)的軸瓦損壞事故，分析認為軸電流對軸承的電腐蝕是軸承損壞的主要原因。下面就簡要分析一下軸電流對滑動軸承的影響及防止措施。

1 軸電壓和軸電流的產(chǎn)生原因

電機兩軸承端或電機轉軸與軸承間所產(chǎn)生的電壓我們稱之為軸電壓。在正弦交變的電壓下交流同步電機才能正常運行，也只有在正弦交變的磁場中電機的轉子才能正常地工作，如果電機的定子鐵心的圓周方向上的磁阻出現(xiàn)不和諧的情況，那么可能產(chǎn)生與軸相交的交變磁通，進而形成交變電勢，在交變電勢的作用下，一旦電機產(chǎn)生轉動的磁極旋轉，很可能影響到各磁場極的磁通，使各磁場極的磁通發(fā)生變化，形成于軸交鏈的磁通。而這些于軸交鏈的磁通會隨著磁極的不斷旋轉發(fā)生變化形成軸電壓。在這種情況下產(chǎn)生的電壓是延軸向發(fā)展的，一旦該軸電壓和軸兩側的軸承直接接觸，就會形成回路，進而產(chǎn)生軸電流。還有一種，電機在運行過程中，載荷的波動和旋轉部件產(chǎn)生摩擦而在旋轉部件上產(chǎn)生靜電荷，電荷逐漸積累也能產(chǎn)生軸電壓。這種由靜電荷產(chǎn)生的軸電壓和上述由磁交變所產(chǎn)生的軸電壓雖然都能夠產(chǎn)生電壓，但是兩者在機理上存在著很大的區(qū)別。由靜電荷產(chǎn)生的軸電壓是非周期性的，并不是持續(xù)的，影響軸電壓大小的因素有很多，比如載荷、潤滑狀況等。

正常情況下，我們測得軸電壓大約是0.5-2V，但是如果出現(xiàn)異常情況，比如電流回路阻抗變小，在這種情況下，會形成很大的軸電流出現(xiàn)，對電機軸承及壓縮機軸承造成危害，且危害巨大。

2 軸電流對軸承的損壞及特征

一般情況下，電機旋轉時電機軸處于懸浮狀態(tài)，軸與軸瓦中間有潤滑油膜存在不直接接觸。但在實際當中由于按裝、載荷、對中等因素影響，軸與軸瓦有瞬間接觸的情況出現(xiàn)。當軸電壓較低時潤滑油膜仍能起到絕緣作用，不會產(chǎn)生軸電流。軸電壓增加到較高數(shù)值時，尤其是電機剛啟動時，軸承內油膜還未穩(wěn)定形成軸電壓擊穿潤滑油膜而放電，構成回路產(chǎn)生軸電流，軸電流從金屬接觸點通過。接觸點較大時軸電流密度較小在軸承表面會形成麻點，當接觸點較小時，軸電流密度較大在瞬間產(chǎn)生高溫，使軸承烏金局部燒熔，熔化的烏金在壓力的作用下飛濺。熔化烏金較少時在烏金表面會出現(xiàn)小凹坑，熔化烏金較多時就會出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象。一般由于電機軸和曲軸的硬度及機械強度比烏金的高，通常表現(xiàn)出的癥狀是烏金表面被點擊出現(xiàn)麻點，嚴重時出現(xiàn)凹坑，軸的表面出現(xiàn)條紋狀的電弧傷痕。在發(fā)生軸承燒損事故時，通常只注意機械、配合方面的原因，忽視軸電流對軸承的危害。更換軸承后，因軸電流的存在，還會出現(xiàn)軸承燒損事故。

使用滑動軸承的電機，在發(fā)生軸承燒損事故時，要特別對軸瓦表面仔細檢查。凡是軸電流引起的軸承損壞，在檢查軸瓦時會發(fā)現(xiàn)烏金表面有分布不勻的麻點，電機軸和曲軸上有條形狀的麻點。軸承在轉動過程中，在接觸的地方電阻很小，并將潤滑油擠向兩邊，不會產(chǎn)生電擊，當有小間隙產(chǎn)生時就會出現(xiàn)類似于電火花的放電現(xiàn)象產(chǎn)生，將軸表面與烏金表面電擊出麻點。

3 軸電流產(chǎn)生的防止措施

①將電機定子與轉子之間的間隙調整均勻，盡量使電機轉子在一個對稱的磁場中運行。

②由軸交變磁通所產(chǎn)生的軸電壓，對于電機滑動軸承，一般采取電機兩端軸承座加絕緣板，并對軸承座緊固螺栓進行絕緣，使軸電流通路切斷。對于與電機剛性連接設備采用在電機兩側各加一塊接地碳刷，碳刷接地必須可靠，這樣就能隨時將電機軸上的電荷引向大地，使軸電流對軸與軸瓦的電腐蝕降到最低。但是在實際的工作中，由于各種各樣的原因，很多的絕緣處理措施工作都很不到位，根本起不到絕緣措施的作用，無法阻止軸電壓形成軸電流。所以我們要經(jīng)常檢查軸承座的絕緣強度，用500V搖表測量絕緣不低于0.5MΩ。

③對于軸和軸瓦之間的潤滑油（絕緣油），必須定期檢查，化驗潤滑油的純度和水含量，根據(jù)化驗結果進行過濾處理以清除潤滑油中的金屬微顆粒和水分等雜質，從而保證油膜的絕緣度滿足要求不被低電壓擊穿。

4 結論

總之，由于軸電流會對設備造成危害，且危害巨大，我們應該深刻意識到這一問題，雖然交流大型電動機產(chǎn)生軸電壓是沒有辦法避免的事實，但是由軸電壓形成的軸電流卻是可以避免的，所以我們應該采取有針對性的措施來盡可能地阻止軸電流的形成，最大程度地降低軸電流對設備的危害。一般通過以上處理，特別是加裝接地碳刷，基本可將電動機的軸電流消除，如有殘留也對設備構不成危害。軸與軸瓦的實際使用壽命可由原來的幾十小時提高到幾千小時，并避免了軸承的突然燒損，從而保證了設備的安全穩(wěn)定運行。

注：軸電壓頻率有不確定性，所測得軸電壓0.5～2V 有誤差.

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